棕色脂肪组织在AQP8基因缺失加剧肥胖形成中的功能变化及机制研究

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luck_chiachang
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背景:肥胖(obesity)已成为危害公共健康的全球性问题。多数西方国家已经进入了健康转型的后期阶段,普遍存在高脂肪、高胆固醇、高糖、高能量、低纤维的饮食以及久坐不动的生活方式,能量消耗显著减少进而导致肥胖[1]。在过去的三十年里,由于快速的经济增长、社会发展和城市化,中国肥胖的患病率也骤然上升[2]。虽然肥胖本身不会直接危及生命,但其发生常伴随机体内组织器官代谢功能的紊乱,导致如心血管病、2型糖尿病、哮喘、睡眠呼吸暂停、脂肪肝病等多系统多种疾病的发生[3]。因此,预防和治疗肥胖仍具有十分重要的意义。目的:TGR5是G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptors,GPCRs)成员之一,因能被胆汁酸激活,也称为G蛋白耦联胆汁酸受体(G-protein-coupled bile acid receptor,GPBAR1)。其表达于人体和动物多组织器官。TGR5受体不仅可以被胆汁酸激活参与胆汁的浓缩及分泌过程,而且在人体糖代谢、脂代谢、能量代谢诸多通路中起到重要作用。已有研究表明,在TGR5受到胆汁酸刺激被激活后,可以加强小鼠的棕色脂肪的能量消耗,缓解高脂饮食引起的脂肪堆积。TGR5的激活可以增加小鼠棕色脂肪组织中c AMP的水平,从而加强II型脱碘酶(D2)介导的甲状腺激素(T4)转化为3,5,3’-三碘甲状腺原氨酸(T3)这一过程,增强解耦联蛋白(uncoupling protein,UCP)的表达,从而使棕色脂肪耗能增加。AQP8是水通道蛋白(aquaporin,AQP)家族的一种,其作为膜通道蛋白,可以介导水、氨、过氧化氢等的运输,表现出多种生物学功能。我们的前期研究结果显示,在高脂摄食诱导下,AQP8基因敲除小鼠的肥胖形成显著增加,肝脂肪合成代谢显著增强。不过,肥胖小鼠外周棕色脂肪组织的功能有何变化尚不清楚。本实验利用野生型C57BL/6J(C57)小鼠和AQP8基因敲除C57BL/6J(AQP8-/-)的小鼠,通过高脂饮食饲养建立肥胖模型,观察胆汁分泌及棕色脂肪组织功能变化,探究棕色脂肪组织在AQP8基因缺失肥胖加剧形成过程中的作用,为肥胖的形成及防治提供新的理论依据。方法:1.小鼠肥胖模型的制备:选取四周龄的野生型C57BL/6J(C57)小鼠和AQP8基因敲除C57BL/6J(AQP8-/-)小鼠。高脂饲料喂养8周并测定小鼠体重和体脂率。2.喂养8周结束测得小鼠体脂率后,随机选取部分C57小鼠和部分AQP8-/-小鼠,麻醉后取胆囊收取胆汁。另剩余C57和AQP8-/-小鼠眼球取血后处死,收集小鼠肝脏、棕色脂肪组织、肠内粪便。用ELISA法测定两组小鼠肝脏、胆囊胆汁、血清和肠内粪便的胆汁酸含量及棕色脂肪中T3含量;用Western blot和实时定量PCR测定小鼠棕色脂肪中TGR5、UCP1和II型脱碘酶的核酸、蛋白表达水平。结果:1.AQP8-/-小鼠在高脂喂养后体重与体脂率均显著高于C57小鼠。8周高脂喂养结束后,AQP8-/-组小鼠体重和体脂率均明显高于C57组(P<0.01,P<0.01)。2.AQP8-/-小鼠在高脂喂养后,胆囊内胆汁量较C57对照组明显减少(P<0.01),但总胆汁酸含量相比无显著差异。此外,不同组织器官总胆汁酸含量也有显著改变。与野生对照组相比,AQP8-/-小鼠肝脏内总胆汁酸含量明显升高(P<0.01),血清总胆汁酸含量显著减少(P<0.05),肠内粪便总胆汁酸含量明显降低(P<0.01)。3.AQP8-/-小鼠高脂喂养后棕色脂肪组织细胞胆汁酸膜受体TGR5m RNA表达明显下调(P<0.01)。4.AQP8-/-小鼠高脂喂养后棕色脂肪组织内三碘甲状腺原氨酸(T3)含量明显下降(P<0.01)。相比于C57小鼠,II型脱碘酶(D2)在棕色脂肪组织中的m RNA表达和蛋白表达无明显变化。5.AQP8-/-小鼠高脂喂养后,相比于野生对照组小鼠,UCP1在棕色脂肪组织中的m RNA和蛋白表达均明显下调(P<0.05,P<0.05)。结论:AQP8基因敲除后,高脂摄食可加剧小鼠肥胖。棕色脂肪组织功能下降是加剧肥胖形成的重要原因。其机制可能是AQP8基因缺失导致小鼠肠道、血清胆汁酸含量下降,进而导致棕色脂肪细胞TGR5表达降低,T3含量降低,UCP1表达下降,小鼠棕色脂肪组织中耗能减少,从而加剧肥胖的形成。
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